當前國際上權威、通用的低壓電氣标準是IEC國際電工委員會第64技術委員會制訂的《建築物電氣裝置》标準(IEC60364标準)。相應地,20世紀90年代始國家對電工的技術規範、标準(如《低壓配電設計規範》、《供配電系統設計規範》)進行等同或等效IEC标準的修改、修訂,在向IEC标準靠攏趨勢下,我國有關的規範、标準(如《交流電氣裝置的接地》、《系統接地的型式及安全技術要求》)補充了建築物電氣裝置的接地要求和方法。
IEC60364标準内容廣泛,要求嚴謹,但隻作綱領性叙述,無相應詳細豐富圖文舉例,掌握和運用IEC60364标準,如嬰兒學步,舉步維艱;對于長久受前蘇聯電氣規程影響,電工用語偏滞于技術相對落後的水準,重視電網安全,忽略用戶的用電安全,至今還不能完全摸清影響深度,習慣長久使然。新的引入的國際電工标準艱深難懂、精述簡練,舊有的思維定勢潛移偶現,新舊觀念的矛盾下,産生了一些似是而非的電工術語名稱,對電氣标準的理解和執行造成了誤區存在。新引入的IEC國際電工标準詞簡意駭。新舊電工标準的沖突下,産生了一些望文生義的電工用語名稱,如“三相五線制”,混淆了TT系統、TN-C-5系統、TN-5系統三種不同性質的接地系統。隻有理明低壓配電接地系統的概念、範圍及要求,才不會因錯誤的電工用語而施工方法不當,留下安全用電的隐患。
1、提出疑問
“三相五線制”,人們通常指某一電氣設備有五根導線引出。具體來講,五根導線的功能通常有以下兩種說法:第一種說法,五根導線為三根相線,一根零線,一根與設備外殼連接的地線;第二種說法,五根導線是指三根相線,一根工作零線(或稱系統零線),一根與設備外殼連接的保護零線。這兩種說法,都有共同之處,當三相不平衡時,零線或工作零線(系統零線)流過不平衡負荷電流,而與設備連接的導線無電流通過。三相供電,五線連接,乍看之下,合乎道理。下面,通過對有關的國家标準、行業标準對低壓配電接地系統進行分析、探讨。
2、有關标準、規範對低壓配電系統的規定參照GB50054-95《低壓配電設計規範》、GB50052-95《供配電系統設計規範》、DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》、GB14050-93《系統接地的型式及安全技術要求》;低壓配電系統由以下兩種型式描述。其一為帶電導體系統的型式,分為交流系統:單相二線制、單相三線制、兩相三線制、兩相五線制、三相三線制、三相四線制;直流系統:二線制、三線制。我國常用方式為單相二線制、兩相三線制、三相三線制、三相四線制。
其二為系統接地型式,分為IT系統、TT系統、TN系統;TN系統又分為TN-C系統、TN-C-5系統、TN-S系統。
1.IT系統
I表示電源端帶部分不接地或經高阻抗接地。T表示電氣裝置外露可導電部分接地,通常指電氣設備的金屬外殼接地。見圖3.1
2.TT系統
第一個T表示電源端有一點直接接地,通常是指配變的中性點直接接地。第二個T是指電氣裝置外露可導電部分直接接地,此接地點在電氣上獨立于電源端的接地點。見圖3.2
3、TN系統
T表示電源端有一點直接接地,通常是指配變的中性點直接接地。N表示電氣裝置的外露可導電部分與電源端接地點有直接電氣連接。按中性線與保護線的的組合情況,TN系統又分為以下三種型式:
3.1TN-C系統:整個系統的中性線和保護線是合一的。見圖3.3.1
3.2TN-C-S系統:系統中有一部分的中性線和保護線是合一的。見圖3.3.2
3.3TN-S系統:整個系統的中性線和保護線是分開的。見圖3.3.3
3、有關接地系統術語
外露可導電部分—一平時不帶電壓,但故障情況下能帶電壓的電氣裝置的容易觸及的導電部分中性線(N線)—一與低壓系統電源中性點連接用來傳輸電能的導線。
保護線(PE線)—-低壓系統中為防觸電用來與下列任一部分作電氣連接的導線:
a.線路或設備金屬外殼;b.線路或設備以外的金屬部件;c.總接地線或總等地位連接端子闆;d.接地極;e.電源接地點或人工中性點。
保護中性線(PEN線)——具有中性線和保護線兩種功能的接地線。
工作接地一一在電力系統電氣裝置中,為運行需要所設的接地(如中性點直接接地或經其它裝置接地等)
保護接地一一電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構架和線路杆塔等,由于絕緣損壞有可能帶電,為防止其危及人身和設備的安全而設的接地。
低壓配電系統可由兩種方式來表達,一種是以構成部分論述,另一種是以流程論述。低壓配電系統簡單來說,由電源部分、輸電部分、負荷部分構成。電源部分是可泛指10/0.4kV變配電所,變配電所将交流标稱電壓10kV轉變為0.4kV,供電380V工業用戶、220V居民用戶,電源部分具體範圍隻是變配電所内配變至低壓櫃部分。輸電部分是指變配電所内的低壓櫃饋電線路,包括相線、中性線、保護線、保護中性線。負荷部分是工農業用的電器(車床、收割機等),居民用的電器(電燈、電風扇等)。
低壓配電系統也可用另一種功能順序來描述,可分為發電、變電、輸電、受電四部分,發電是指有些工廠自備發電機獨立市電供電,變電是指配變利用電磁感應原理将一次側繞組的10kV交流電能轉變成二次側繞組0.4kV交流電能。輸電指承載380V/220V交流電壓的線路(架空線路或電線線路)。受電是指将電能轉換為機械能、熱能等不同型式能量進行工農業生産、居民生活的設備。
4、電工用語誤區實質探析
綜覽上述規範、标準,“三相五線制”的提法毫無出處。從系統接地型式來看:TT系統(圖3.2)、TN-C-S系統(圖3.3.2)、TN-S系統(圖3.3.3),設備都是三相供電,五線連接,但不要忘記的是,該三種接地系統型式有各自的特性,不能用“三相五線制”綜合命名。TT系統中與設備外殼連接的導線自行接地,與配變中性點接地毫無相幹。TN-C-5系統、TN-S系統中與設備外殼連接的導線與配變中性點相連。一旦設備内相對殼碰觸,在TN-C-5系統、TN-S系統中,相線與中性線形成回路,瞬間産生大電流,過負荷保護動作;而在T系統中,設備與配變中性點各自接地,至少有8歐的接地電阻,産生的電流難使過負荷保護動作。
在本文第二部分中提及的“零線”、“地線”、“工作零線(系統零線)”、“保護零線”,都是用詞不規範,這裡,涉及一個過棄電工術語名詞“零線”,是出現于二十多年未更新版本的GBJ65-83《工業與民用電力裝置的接地設計規範》的附錄二名詞解釋——“與變壓器直接接地的中性點連接的導線,或直流回路中的接地中性線,稱為零線”。
由于這”零線”,派生出“工作零線(系統零線)”、“保護零線”。若按照GBJ65-83中的對零線來看,“零線”,“地線”與TT系統相似對應,即是說“零線”對應N線,“地線”對應設備外殼與大地直接連接(同電源接地裝置無關)的導線,那麼在TN-5系統、TN-C-S系統中”零線”亦是對應N線,而剩下那接殼的“地線”就對不上号,它不是與電源獨立的接地裝置連接。就單單在TN-S系統、TN-C-S系統中,若“保護零線’對應PE線,“工作零線(系統零線)"應是指主回路上,那麼對應N線,那麼剩下的PEN線又作如何稱謂。電氣設備所引出的五根線應為三根相線,一根中性線(N線)或一根保護中性線(PEN線),一根保護線(PE線)。這樣的電氣設備三相供電、五線相連的外在型式,在有關向IEC标準接軌的國家标準、規範中隻是有TT系統、TN-C-S系統、TN-S系統來表達。沒有确切弄懂電氣标準的技術内涵,人為地生造電工用語,用語不規範、不能清楚表達其實際意義,無法準确區别不同性質的TT系統、TN-C-S系統、TN-5系統的3種接地系統型式,而含糊地歸納為“三相五線制",具體不清楚是指這三種系統中的那一種,若混滴了不同性質的接地系統,會對電氣工程設計施工中導緻誤解,産生失誤,留下隐患,潛伏危險。
5、結束語随着我國入世後必然于逐步融入世界電氣大市場,關鍵在于國際交流中準确理解電氣技術标準、規範的内涵,正确使用現行國家标準、規範的名詞術語,逐步穩健邁向國際先進電氣水平,更新傳統行業習慣落後觀念,提升電氣安全水平。
加油武漢!加油湖北!加油中國!一起加油吧!
來源:網絡
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